射頻實施技術(shù)功率分配器和定向耦合器

作業(yè)：已知晶體管小信號散射參數(shù)如下。分別用集總參數(shù)和微帶線對晶體管輸入端匹配（暫不考慮輸入輸出的相互影響），工作中心頻率0.9GHz，基片類型FR4，厚度1.5mm。每總匹配電路給出至少兩種不同結(jié)構(gòu)，并說明各種電路的特點。參考阻抗與匹配p7功率分配器和定向耦合器功率分配在電路中的應(yīng)用：

功率分配和功率混合。常用實現(xiàn)技術(shù)

微帶、波導(dǎo)等。一、T形結(jié)功率分配器微帶電路結(jié)構(gòu)等效電路原理為了保證輸入匹配，必須有上式中，jB是由結(jié)的不連續(xù)性引入的電納。通常通過補償辦法可以減小到忽略。所以匹配條件為：典型實例：功率平均分配。設(shè)輸入50Ω，則輸出微帶線為100Ω。例：設(shè)計一個無耗T形結(jié)功率分配器。源阻抗50Ω，輸出功率分配比為2:1，求輸出微帶線的特特征阻抗。解：設(shè)在結(jié)處的電壓為V0，則輸入功率為按要求輸出功率分別應(yīng)為由此有由輸入端看進去匹配。T形結(jié)的一些特點I）寬帶II）功率分配中的幅度相位III）功率合成中的幅度相位IV）效率場圖*偏置電路中的分支結(jié)構(gòu)偏置電路中的交直流分路INOUTINOUTλ/4λ/4一種常用偏置扼流電路結(jié)構(gòu)短截線分別為角寬66.5°、22.5°、扇面和λ/4時微帶的S21和S11短截線為角寬22.5°扇面的輸入阻抗。多節(jié)基片RT/D6010,相對介電常數(shù)10.8,厚度1.27mm二、Wilkinson功率分配器Wilkinson的特點三端口同時匹配；分支隔離；三端口匹配時無耗；Wilkinson的電路形式（等分）奇耦模式分析方法歸一化和完全對稱條件下的等效電路(a)偶模等效電路(b)奇模等效電路(a)偶模等效電路從右往左看，電路匹配。(b)奇模等效電路從右往左看，電路匹配。(C)端口1的匹配從左往右看，電阻等效于兩標(biāo)準(zhǔn)阻抗經(jīng)λ/4阻抗變換后的兩阻抗并聯(lián)完全匹配。Wilkinson電路設(shè)計不等分Wilkinson功率分配器*電路形式重要計算公式*《微波電路》p277,《微波固態(tài)電路設(shè)計》p164實例**微波固態(tài)電路設(shè)計》p165三、正交（90°）混合網(wǎng)絡(luò)（混合接頭，Hybrid)結(jié)構(gòu)與性能特點Port1Port4Port2Port3（輸入）（輸出）（輸出）（隔離）λ/4λ/4幅度(-3dB)相位(90°)隔離(隔離度）損耗(插入損耗)描述與分析方法I)散射參數(shù)II)奇偶模分析線性互易網(wǎng)絡(luò)，可以利用疊加原理。將工作模式分解為奇、偶兩種模式。任何模式都是奇偶模式的線性疊加。奇偶模等效電路分解示意圖以輸入和隔離端作為一對端口區(qū)分奇偶模式。根據(jù)上述等效電路，所有支路出射波幅分別為：現(xiàn)在需要找到所有反射參數(shù)Г和傳輸參數(shù)T。利用ABCD矩陣。以下面偶模等效電路為例λ/8λ/8λ/4并聯(lián)終端開路λ/8線串聯(lián)λ/4線并聯(lián)終端開路λ/8線由散射參數(shù)和ABCD參數(shù)的關(guān)系即可求得同理可求得奇模的ABCD距陣并求得反射參數(shù)和傳輸參數(shù)由此各支路出射波幅分別求得為與理想S參數(shù)距陣一致，從而證明了電路分析的正確性。其它各行可通過互換位置得到。例：電路仿真結(jié)果按幅度-1dB定義的相對帶寬為26%，按隔離度優(yōu)于-20dB定義的相對帶寬10%按相位變化90±5°定義的相對帶寬為32.5%。與此相對應(yīng)，微帶移相器在相同帶寬內(nèi)（1.65~2.3GHz）移相為75~105°.四、180°混合網(wǎng)絡(luò)（混合環(huán)，鼠籠式混合接頭)電路結(jié)構(gòu)λ/4λ/4λ/43λ/4散射參數(shù)①（Σ）②③④(△)混合環(huán)的奇偶模式分析分析方法與90°混合接頭相同。可以逐個端口求解得散射參數(shù)距陣。設(shè)計則僅需按結(jié)構(gòu)圖計算出微帶的寬度和長